Climate change and socio-economic development are projected to severely impact the hydrological cycle and consequently the water related human activities. Water managers need to account for these future changes in the decision making process to evaluate their expected impacts and identify possible adaptation options. Traditionally, top-down approaches have been used as the basis for developing adaptation strategies, by describing the performance of water resource systems under a discrete set of global projections and focusing mostly on climate change only. In this study, instead, we relies on a bottom-up analysis to identify the major system vulnerabilities with respect to co-varying climate and socio-economic forcings. The Red River basin, Vietnam, is used as a case study as it is a paradigmatic example of many river basins which are experiencing rapid development in terms of population and economic growth, while being exposed to the incoming climate change impacts. The starting point of the study is the generation of co-varying climate and socio-economic scenarios. Time-series of temperature and precipitation are produced by using a semi-parametric weather generator combined with additive and multiplicative scaling factors. They are employed as input for generating the streamflow with an hydrological model. The same scaling factors are used for perturbing temperature and precipitation in the river delta and estimating the agricultural water demand. The water demand scenarios from the other consumption sectors, instead, are generated by multiplying the historical consumptions by other scaling factors. We simulate the Red River model with the current management policy over the generated scenarios to explore their impacts on the system performance. For most of the scenarios, numerical results show a performance degradation compared to the historical one, particularly in terms of supply deficit. We deduced that the large increase of the water demand associated to the fast developing Vietnam society is expected to severely challenge the existing water supply strategies.

I cambiamenti climatici e lo sviluppo socio-economico avranno un forte impatto sul ciclo idrologico e conseguentemente sulle attività umane legate all'acqua. La gestione delle risorse idriche deve considerare questi cambiamenti futuri nei processi di decisione per valutarne gli impatti e identificare possibili opzioni di adattamento. Tradizionalmente, gli approcci top-down sono stati impiegati nello sviluppo di strategie di adattamento, analizzando la performance dei sistemi idrici utilizzando un set discreto di proiezioni climatiche. In questo studio, invece, abbiamo condotto un'analisi bottom-up per identificare le maggiori vulnerabilità del sistema facendo variare contemporaneamente le forzanti climatiche e socio-economiche. Il bacino del Red River, Vietnam, é stato utilizzato come caso di studio essendo un esempio paradigmatico di molti bacini sottoposti ad una rapita crescita demografica ed economica e agli impatti del cambiamento climatico. Il punto di partenza dello studio é la generazione di scenari co-varianti di clima e sviluppo socio-economico. Serie sintetiche di temperature e precipitazione sono state prodotte attraverso un generatore semi-parametrico di clima e attraverso l'applicazione di fattori additivi e moltiplicativi. Queste serie sono state utilizzate nella generazione di afflussi con un modello idrologico. Gli stessi fattori additivi e moltiplicativi hanno permesso di perturbare temperature e precipitazione nel delta del fiume e stimare la domanda idrica per l'agricoltura. Gli scenari di domanda relativi agli altri settori di consumo, invece, sono stati generati moltiplicando i consumi storici per dei fattori di scala. Abbiamo simulato il modello del Red River con l'attuale politica di gestione su tutti gli scenari generati per valutarne gli impatti sulla performance del sistema. Per la maggior parte degli scenari, i risultati mostrano un peggioramento nella performance, se paragonata a quella storica, soprattutto in termini di deficit di fornitura idrica. Ne abbiamo dedotto che il grande incremento nella domanda idrica associato alla rapida crescita che caratterizza la società Vietnamita metterà a dura prova le attuali strategie di fornitura dell'acqua.

A vulnerability analysis of the Red River basin, Vietnam, under co-varying climate and socio-economic changes

ROSSI, SOFIA
2015/2016

Abstract

Climate change and socio-economic development are projected to severely impact the hydrological cycle and consequently the water related human activities. Water managers need to account for these future changes in the decision making process to evaluate their expected impacts and identify possible adaptation options. Traditionally, top-down approaches have been used as the basis for developing adaptation strategies, by describing the performance of water resource systems under a discrete set of global projections and focusing mostly on climate change only. In this study, instead, we relies on a bottom-up analysis to identify the major system vulnerabilities with respect to co-varying climate and socio-economic forcings. The Red River basin, Vietnam, is used as a case study as it is a paradigmatic example of many river basins which are experiencing rapid development in terms of population and economic growth, while being exposed to the incoming climate change impacts. The starting point of the study is the generation of co-varying climate and socio-economic scenarios. Time-series of temperature and precipitation are produced by using a semi-parametric weather generator combined with additive and multiplicative scaling factors. They are employed as input for generating the streamflow with an hydrological model. The same scaling factors are used for perturbing temperature and precipitation in the river delta and estimating the agricultural water demand. The water demand scenarios from the other consumption sectors, instead, are generated by multiplying the historical consumptions by other scaling factors. We simulate the Red River model with the current management policy over the generated scenarios to explore their impacts on the system performance. For most of the scenarios, numerical results show a performance degradation compared to the historical one, particularly in terms of supply deficit. We deduced that the large increase of the water demand associated to the fast developing Vietnam society is expected to severely challenge the existing water supply strategies.
GIULIANI, MATTEO
REED, PATRICK
ING I - Scuola di Ingegneria Civile, Ambientale e Territoriale
28-apr-2017
2015/2016
I cambiamenti climatici e lo sviluppo socio-economico avranno un forte impatto sul ciclo idrologico e conseguentemente sulle attività umane legate all'acqua. La gestione delle risorse idriche deve considerare questi cambiamenti futuri nei processi di decisione per valutarne gli impatti e identificare possibili opzioni di adattamento. Tradizionalmente, gli approcci top-down sono stati impiegati nello sviluppo di strategie di adattamento, analizzando la performance dei sistemi idrici utilizzando un set discreto di proiezioni climatiche. In questo studio, invece, abbiamo condotto un'analisi bottom-up per identificare le maggiori vulnerabilità del sistema facendo variare contemporaneamente le forzanti climatiche e socio-economiche. Il bacino del Red River, Vietnam, é stato utilizzato come caso di studio essendo un esempio paradigmatico di molti bacini sottoposti ad una rapita crescita demografica ed economica e agli impatti del cambiamento climatico. Il punto di partenza dello studio é la generazione di scenari co-varianti di clima e sviluppo socio-economico. Serie sintetiche di temperature e precipitazione sono state prodotte attraverso un generatore semi-parametrico di clima e attraverso l'applicazione di fattori additivi e moltiplicativi. Queste serie sono state utilizzate nella generazione di afflussi con un modello idrologico. Gli stessi fattori additivi e moltiplicativi hanno permesso di perturbare temperature e precipitazione nel delta del fiume e stimare la domanda idrica per l'agricoltura. Gli scenari di domanda relativi agli altri settori di consumo, invece, sono stati generati moltiplicando i consumi storici per dei fattori di scala. Abbiamo simulato il modello del Red River con l'attuale politica di gestione su tutti gli scenari generati per valutarne gli impatti sulla performance del sistema. Per la maggior parte degli scenari, i risultati mostrano un peggioramento nella performance, se paragonata a quella storica, soprattutto in termini di deficit di fornitura idrica. Ne abbiamo dedotto che il grande incremento nella domanda idrica associato alla rapida crescita che caratterizza la società Vietnamita metterà a dura prova le attuali strategie di fornitura dell'acqua.
Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/133674